Sunday, May 23, 2010

Receta para 'células sintéticas' y la cura contra el vitalismo...

ResearchBlogging.orgGibson, D., Glass, J., Lartigue, C., Noskov, V., Chuang, R., Algire, M., Benders, G., Montague, M., Ma, L., Moodie, M., Merryman, C., Vashee, S., Krishnakumar, R., Assad-Garcia, N., Andrews-Pfannkoch, C., Denisova, E., Young, L., Qi, Z., Segall-Shapiro, T., Calvey, C., Parmar, P., Hutchison, C., Smith, H., & Venter, J. (2010). Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome Science DOI: 10.1126/science.1190719

La noticia está en todos lados, ganándole espacio mediático a la falta de sustancia en la visita de Calderón a USA (en contraste con la sustanciosa cena que ofreció la pareja Obama), los candados aprobados a Wall Street por el senado gringo, y el robo de La Pastoral de Matisse en Paris...:

"Científicos de EE UU anuncian la creación de la primera vida artificial" -- El País
"Científicos crean 'célula artificial'" -- BBC Ciencia
"Un genetista americano crea la primera célula sintética viva" -- Le Monde
bueno, hasta La Jornada de México, que repetidamente ha desaprobado las acciones de Venter (aquí, aquí y aquí, por poner unos cuantos), cayó en la fiebre de la bacteria del Dr. Frankenstein y ahora hasta reconoce que "representa un gran avance" ("Crean estadunidenses la primera célula viva sintética" -- La Jornada)

Lo que sí sorprende (aunque no debería) es que todos y cada uno de los medios de información poseen en sus titulares la gran mentira que todos sus textos desmienten (con la notable excepción de BBC News): no es la célula lo que es 'sintético' ni 'artificial', mucho menos la vida. Lo que fue químicamente sintetizado, como lo dice claramente el título del artículo publicado en Science, es el genoma. Shame on you, medios de comunicación (una vez más).
Ésta noticia es mucho más un logro tecnológico y metodológico que una ruptura en los paradigmas de las ciencias de la vida. Lo que Gibson y sus colaboradores del JCVI están logrando en realidad es una hazaña tecnológica que consiste en sintetizar base por base un genoma bacteriano entero (en el matraz, sin ayuda de un organismo vivo), luego ensamblarlo en una sóla doble-cadena circular para finalmente transplantarlo en una célula receptora desprovista de DNA. Y 'ver si jala'. Y 'sí jaló'.

Ésto es el producto de más de diez años de trabajo: primero, en 2003 en JCVI logró sintetizar el primer genoma sintético (es decir, que las secuencias pequeñas fueron hechas en el matraz y no por un organismo), perteneciente a un virus muy pequeño (φX174). [1]

En 2007, desarrollaron la tecnología para 'transplantar genomas', en donde aislaron el genoma de una especie bacteriana para introducirlo en la célula de otra especie a la que previamente habían eliminado su propio genoma... y la célula receptora terminó por convertirse en la determinada por el genoma recibido. [2]

En 2008, llevaron más allá la síntesis química de genomas, y lograron crear un genoma bacteriano completo (el genoma de Mycoplasma genitalium, una especie conocida y cuyo genoma ya había sido secuenciado), a partir sólo de compuestos químicos. Ésto demostró entonces que tampoco hay un 'soplo divino' involucrado en la síntesis de los genomas de DNA. [3]

Pero hasta ahí. Porque para ensamblar los miles de fragmentos de DNA sintetizados químicamente, necesitaron introducirlos en una célula de la levadura Saccharomyces cerevisiae, para luego inducir recombinación y poder ensamblar los larguísimos fragmentos que componen un genoma de ~580,000 bases.


En el trabajo recientemente publicado, escogieron el genoma de la bacteria Mycoplasma mycoides subespecie capri cepa GM12, y lo modificaron in silico (es decir lo diseñaron en la computadora, no en el laboratorio) introduciendo mutaciones puntuales (19 polimorfismos), quitando o poniendo ciertos genes e introduciendo cuatro secuencias largas que no codifican para proteínas ni interfieren con la codificiación de otros genes (marcas de agua, que al parecer apasionan a Venter como lo dejó ver en sus trabajos previos). Venter denominó éste nuevo diseño como Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0, y lo sintetizó (por fragmentos) base por base mediante reacciones químicas en un matraz. Después utilizó la bacteria Escherichia coli y la levadura S. cerevisiae para ensamblar todos sus fragmentos en un sólo cromosoma circular.

Paralelamente, eliminó todo rastro de DNA de células de otra especie: Mycoplasma capricolum, para usarla como célula receptora. Es decir, éstas células no estaban muertas totalmente, sino deprovistas de DNA, como 'fantasmas' o mejor aún, 'zombies'. Finalmente, tomó el genoma sintético de M. mycoides JCVI-syn1.0 y lo transplantó a las células 'zombie' de M. capricolum. Las nuevas células crecieron y se reprodujeron, demostrando pues que una célula puede seguir cualquier plan codificado en un genoma sin necesidad de 'fuerza vital' a la cual pedirle permiso. Pero no sólo eso, sino que la nueva célula cambió por completo, transformándose en la célula codificada en el genoma. Es decir, un M. capricolum se transformó en un M. mycoides, pero no cualquier M. mycoides común y corriente sino el específico que fue diseñado en la computadora.

Este es pues, una hazaña tecnológica porque diseñar, sintetizar y ensamblar genomas en un laboratorio es (en verdad os digo) mucho trabajo. Y apoya ligeramente los argumentos en contra del vitalismo, demostrando que es posible diseñar genomas en una computadora, sintetizarlos en un matraz y 'materializarlos' al meterlos en una célula. Todo esto sin ayuda de 'fuerzas vitales'.

Hagamos un poco de memoria para ponerlo en contexto... durante mucho tiempo se creyó que sólo los organismos vivos podían sintetizar componentes orgánicos (es decir los compuestos de carbono, que conforman a todos los seres vivos), hasta que a principios del siglo XVII Frederick Wöhler logró sintetizar urea y ácido oxálico (moléculas orgánicas) a partir de componentes inorgánicos. Fue éste descubrimiento uno de los principales en contra de la doctrina del vitalismo, que considera que la vida contiene un principio especial más allá de la bioquímica y la física (generalmente el 'soplo divino').

Más tarde, en 1952-53 (el annus mirabilis de la biología moderna), Stanley Miller y Harold Urey realizaron su famoso experimento en el cual lograron sintetizar ribosa (via la reacción de Butlerov) y aminoácidos (via la síntesis de Strecker), componentes básicos de biomoléculas como bases nitrogenadas y proteinas, a partir de compuestos inorgánicos que pudieron estar presentes en grandes cantidades en la atmósfera de la Tierra Primitiva. Éste experimento demostró que es posible sintetizar los componentes esenciales de la vida (proteínas, azúcares y bases nitrogenadas) a partir de compuestos inorgánicos que fueron abundantes en la Tierra Primitiva, atestando un segundo golpe mortal al vitalismo.

El vitalismo no está completamente muerto porque se mantenía con dos argumentos: 1) que los sistemas de información sólo podían ser diseñados por dios (o lo que sea) y 2) que el sintetizar moléculas orgánicas dista mucho de sintetizar vida. El primer argumento ha sido destruido por el trabajo de Gibson, que disenó un genoma (aunque no de cero, sino modificando uno preexistente), lo sintetizó químicamente (eso sí de cero), lo ensambló (con células vivas) y lo transplantó (a una célula 'medio-viva'). Y resulta que ese monstruito de Frankenstein es viable, crece y se reproduce (y en una de esas hasta lo disfruta).

El segundo argumento aún se mantiene, pues efectivamente aún nos encontramos muy, muy lejos de sintetizar vida de novo. Pero ya sabemos que podemos sintetizar biomoléculas gracias a Miller, y que podemos sintetizar genomas funcionales gracias a Gibson, y hasta que podemos sintetizar membranas celulares o protocélulas capaces de almacenar nucleótidos y conducir replicación de DNA gracias al premio Nobel Jack Szostak.[4]. O sea, ya casi.

Queda pendiente muchas cosas sobre las aplicaciones biotecnológicas y las implicaciones sociales y económicas de éste descubrimiento, pero eso lo dejo para luego porque con eso siempre acaba uno haciendo corajes y hoy... hoy es domingo.

Oh, y no puse imágenes porque Science es una revista que no es OpenAccess, y entonces me arriesgo a una demanda multimillonaria por poner imágenes. Pero les dejo la página del JCVI donde hay unas imágenes que vienen en el artículo y el video de la conferencia de prensa.
UPDATE: Resulta que el artículo sí lo pueden descargar de ScienceExpress... raro para Science.

[1]Smith, H. (2003). Generating a synthetic genome by whole genome assembly: X174 bacteriophage from synthetic oligonucleotides Proceedings of the National Academy of Sciences, 100 (26), 15440-15445 DOI: 10.1073/pnas.2237126100

[2]Lartigue C, Glass JI, Alperovich N, Pieper R, Parmar PP, Hutchison CA 3rd, Smith HO, & Venter JC (2007). Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. Science (New York, N.Y.), 317 (5838), 632-8 PMID: 17600181

[3]Gibson DG, Benders GA, Andrews-Pfannkoch C, Denisova EA, Baden-Tillson H, Zaveri J, Stockwell TB, Brownley A, Thomas DW, Algire MA, Merryman C, Young L, Noskov VN, Glass JI, Venter JC, Hutchison CA 3rd, & Smith HO (2008). Complete chemical synthesis, assembly, and cloning of a Mycoplasma genitalium genome. Science (New York, N.Y.), 319 (5867), 1215-20 PMID: 18218864

[4]Mansy SS, Schrum JP, Krishnamurthy M, Tobé S, Treco DA, & Szostak JW (2008). Template-directed synthesis of a genetic polymer in a model protocell. Nature, 454 (7200), 122-5 PMID: 18528332

1 Comment:

Manuel said...

Buena nota. Mr. Venter debe seguir orgulloso de su nuevo juguete de guerra.